На железном полигоне Миннесоты производители изучают водородное топливо для сокращения выбросов

Переиздано Платоном

Читают: 0

Следующий материал был подготовлен Energy News Network в сотрудничестве с KAXE/KBXE, независимой некоммерческой общественной радиостанцией в северной Миннесоте.

Лидер регионального водородного партнерства изучает возможность использования нового источника топлива, чтобы помочь компании Iron Range в Миннесоте стать лидером в производстве экологически чистой стали.

«Да, конечно, у него огромный потенциал», — сказал Том Эриксон, президент и главный операционный директор Heartland Hydrogen Hub. один из семи региональных проектов недавно профинансирован Министерством энергетики США для запуска производства водородного топлива. «Первое очевидное использование водорода в таконитовой (горнодобывающей) промышленности — это просто производство электроэнергии».

Правительство США инвестирует миллиарды в развитие региональных центров производства водорода, призванных стимулировать инфраструктуру, необходимую для увеличения поставок и снижения затрат настолько, чтобы сделать его коммерчески жизнеспособным.

Водород при сжигании выделяет только водяной пар и теплый воздух, но обычно его производят из природного газа в процессе, который приводит к высоким выбросам парниковых газов. Водородный узел Хартленда будет использовать возобновляемые источники энергии и ядерную энергию, чтобы попытаться уменьшить воздействие на климат, а также снизить цену.

Первоначально основное внимание будет уделяться поставкам водорода для аммиачных удобрений, но Эриксон сказал, что тот же объем производства может также заменить более углеродоемкие виды топлива, используемые для отопления и энергоснабжения предприятий по добыче таконита на Железном хребте.

«Эта отрасль использует много природного газа для отопления и тепловых систем, для производства пеллет», — сказал Эриксон. «Вам придется спроектировать (системы) совсем по-другому, но вы, безусловно, можете добавить к этому немного водородной энергии и уменьшить выбросы с этой точки зрения».

Манипулирование молекулами

Водород, самый распространенный элемент во Вселенной, исторически было трудно использовать для получения энергии. Катастрофа в Гинденбурге 1937 года — печально известный пример, демонстрирующий взрывные свойства водорода.

«Вы не можете это добывать. Нельзя воткнуть трубу в землю, а потом поднять водород. Вы должны произвести это из чего-то другого. Это самая маленькая молекула, которую труднее всего поймать», — объяснил Эриксон. «После того, как вы его создали, труднее всего передвигаться, поэтому у нас есть некоторые вещи, которые нам нужно преодолеть, и отстать от разработки новых инновационных идей, чтобы действительно снизить затраты».

Большая часть коммерческого водорода сегодня производится путем отделения атомов водорода от метана при высокой температуре и давлении, при этом многие промышленные предприятия используют природный газ в качестве источника метана. Этот метод производит водород, окись углерода и относительно небольшое количество диоксида углерода.

Оказывается, Миннесота имеет более высокую конкурентоспособность в производстве экологически чистого чугуна и стали, чем другие штаты страны.

Электролиз отделяет водород от воды с помощью электрического тока. Этот метод не создает никаких побочных продуктов или выбросов, кроме кислорода и водорода. Это основное направление инвестиций Министерства энергетики в водородную энергетику.

Ожидается, что проекты Heartland Hydrogen Hub сократят выбросы углекислого газа примерно на 1 миллион метрических тонн в год, что эквивалентно 220,000 XNUMX автомобилей с бензиновым двигателем.

Эриксон, который также является директором исследовательских исследований в Университете Северной Дакоты, сказал, что в будущем появится инфраструктура для более широкого использования водорода.

«Судоходство – будь то поезда или корабли, перевозящие большие объемы нефти – являются еще более серьезной целью», – сказал он. «Может быть, даже немного более легкие цели для применения водородного топлива».

Эриксон, чей дедушка и многие другие родственники работали на таконитовых рудниках на Айрон-Рейндж, сказал, что технология производства таконитовых гранул более высокого качества изучалась в Киватине, где US Steel планирует инвестировать 150 миллионов долларов в новый завод по производству таконита более высокого качества.

«Люди на полигоне рассматривали (пеллеты таконита более высокого качества), полученные из природного газа, газов, полученных из угля, и, конечно же, из водорода», — сказал Эриксон.

Водородный хаб в Хартленде в настоящее время находится на стадии разработки концепции, и Эриксон сказал, что он воодушевлен развитием технологий в области энергетики будущего.

«Что меня больше всего радует, так это начало масштабного производства водорода», — сказал он. «Как только мы начнем ее производить, мы сможем начать находить другие способы использования вещей, которые приносят пользу обществу, различные способы манипулирования молекулой… обеспечить чистую, надежную и устойчивую энергию».

Чувство тепла

Сталь производится с использованием большого количества тепла, а угольные доменные печи по-прежнему используются на 57 процентах мировых мощностей по производству стали. Это меньше, чем годом ранее, когда 67 процентов мирового производства стали производилось с использованием доменных печей. ознаменовав переход к технологии электродуговых печей во всем мире.

Припасы Iron Range три четверти железной руды страны, из которого изготавливают сталь. Сталелитейные компании, такие как US Steel и Cleveland-Cliffs, владеющие горнодобывающими предприятиями на Iron Range, наблюдают растущее давление со стороны правительств, инвесторов и клиентов с требованием сократить выбросы в атмосферу. Это не просто потенциал для будущих экологических норм. Все больше компаний готовы платить больше за сталь, которая имеет меньший углеродный след.

Ожидается, что сокращение выбросов в горнодобывающей и другой тяжелой промышленности будет более сложной задачей, чем очистка автомобилей или электростанций. Это связано с необходимостью питать массивные печи и другое оборудование, для которого электрические альтернативы широко не доступны.

Эти факторы побуждают многих производителей изучать потенциал водородного топлива. Компания Cleveland-Cliffs, владеющая и управляющая компанией HiBBing Taconite, уже взяла на себя обязательство финансировать проект водородной энергетики на своей электростанции в Толедо. Компания заявляет, что без каких-либо модификаций завода она сможет заменить до 30 процентов потребления природного газа водородом. А с модернизацией оборудования и другими инвестициями это число может вырасти до 70 процентов, что составит 1 миллион метрических тонн парниковых газов в год.

Кливленд-Клиффс также является частью финансируемого из федерального бюджета водородного узла, расположенного в северной Индиане. В октябре компания была признана Министерством энергетики США. за сокращение выбросов парниковых газов более чем на треть.

Компания не ответила на просьбы прокомментировать, что ее усилия по сокращению выбросов могут означать для северной Миннесоты, но исследователь Рольф Вебер сказал, что горнодобывающая промышленность штата имеет хорошие возможности для использования водородного топлива.

«Оказывается, Миннесота намного конкурентоспособнее в производстве экологически чистого железа и стали, чем другие штаты страны», — сказал Вебер, исполнительный директор Института исследований природных ресурсов Университета Миннесоты в Дулуте. «У нас есть практически все ресурсы, включая инфраструктуру для будущей энергетики и доступ к воде. Все, что вам нужно для водородного подхода к производству экологически чистого железа и стали».

Разговоры о будущем водородной энергетики только начинаются.

«Промышленность Миннесоты инвестирует средства, чтобы подготовиться к этому», — сказал Вебер. «Это прекрасная возможность для Миннесоты, и разговор только начинается. Это возможность по-настоящему возглавить дело в этой области, а также сделать это в тандеме с зеленым водородом и зеленой сталью».